Vì sao các tấm pin mặt trời sản xuất được điện?

Ví dụ như ở Úc, người ta sử dụng năng lượng mặt trời nhiều gấp 20.000 lần so với năng lượng từ dầu, khí và than. Chừng nào mặt trời còn sống, chúng ta còn có thể sử dụng nguồn năng lượng này, tức là khoảng 5 tỷ năm nữa.

Để thu được năng lượng mặt trời, người ta dùng các tấm pin mặt trời (các tấm quang điện). Mỗi tấm gồm nhiều tế bào quang điện, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng mặt trời dưới dạng ánh sáng thành điện.

Các tế bào quang điện tạo trực tiếp sản xuất ra điện từ ánh sáng mặt trời. Đây là công nghệ năng lượng an toàn nhất từ trước đến nay, được sử dụng cho các vệ tinh không gian và những vùng xa xôi hẻo lánh trên Trái Đất, những nơi mà điều kiện sửa chữa rất khó khăn khi xảy ra hỏng hóc.

Các tế bào quang điện hoạt động như thế nào?

Các tế bào quang điện được tạo thành từ các nguyên tử silicon. Các nguyên tử silicon vô cùng bé nhỏ và phải có hàng tỉ tỉ nguyên tử mới tạo nên được một tế bào quang điện.

Mỗi tế bào quang điện chứa một lá silicon tròn, đường kính khoảng 30 cm, và rất mỏng, chỉ bằng 1/3 độ dày của một sợi tóc. Người ta sử dụng nhiệt độ rất cao, lên đến 1.000℃ để làm biến đổi lá silicon này. Sau đó, một tấm kim loại được đặt xuống dưới lá silicon và bên trên miếng silicon là một tấm lưới kim loại. Mặt có lưới kim loại này sẽ hướng về phía mặt trời.


60 tế bào quang điện được xếp cùng nhau bên dưới một tấm kính để tạo thành một tấm quang điện.

Một hệ thống điện mặt trời gia đình sẽ sử dụng từ 10 đến 50 tấm quang điện đặt trên mái nhà. Còn các nhà máy điện thì sẽ có hàng triệu tấm.

Mỗi nguyên tử silicon chứa vô vàn các hạt hạ nguyên tử (electron) vô cùng nhỏ bé. Mỗi electron mang một bộ nạp điện cũng rất bé nhỏ.

Ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm quang điện sẽ giải phóng một electron của một nguyên tử silicon.

Các electron tự do này có thể di chuyển nhưng do tế bào quang điện được làm một cách đặc biệt nên các electron chỉ có thể di chuyển theo một chiều hướng về mặt tiếp xúc với mặt trời chứ không thể di chuyển ngược lại.

Như vậy mỗi khi mặt trời chiếu sáng vào tế bào quang điện thì có vô số electron chạy lên phía trên tạo thành dòng điện để chúng ta sử dụng cho các thiết bị trong nhà như là đèn, TV và các thiết bị sử dụng điện khác.


Mỗi nguyên tử silicon có một hạt nhân ở giữa cấu tạo từ 14 hạt proton và 14 hạt neutron vô cùng nhỏ bé. 14 hạt electron chạy xung quanh hạt nhân. Thực tế thì một nguyên tử silicon trông không giống hệt như này, nhưng đây là hình mô phỏng để bạn dễ hình dung.

Nếu trời quang, nắng gắt thì càng có nhiều electron được giải phóng và dòng điện càng mạnh, còn trời âm u thì ngược lại, có ít electron được giải phóng và dòng điện yếu đi, có khi chỉ còn ¼ thậm chí ít hơn so với ngày nắng to.

Về đêm, các tấm quang điện không sản xuất ra điện và chúng ta cần có ắc qui hoặc các nguồn điện khác để sử dụng.

Các tế bào quang điện đang được sử dụng như thế nào?

Sử dụng tế bào quang điện là cách rẻ nhất để sản xuất điện, rẻ hơn cả các loại than mới hoặc năng lượng nguyên tử. Vì thế điện mặt trời đang được phát triển khắp nơi trên thế giới với tốc độ tăng gấp 5 lần so với điện than và 20 lần so với điện nguyên tử.

Cùng với năng lượng gió, năng lượng mặt trời giúp chúng ta giảm được phát thải các loại khí nhà kính vào khí quyển (là các loại khí gây ra biến đổi khí hậu, ảnh hưởng xấu đến Trái Đất). Chi phí để sử dụng năng lượng gió và mặt trời rất rẻ và ngày càng rẻ hơn và càng sử dụng nhiều các loại năng lượng này chúng ta càng sớm chấm dứt được việc sử dụng các nguồn năng lượng khác từ than, dầu, khí, nhờ đó mà không làm tổn thương Trái Đất.

Hơn thế nữa, silicon là loại vật chất phổ biến thứ hai trên thế giới, chỉ sau oxygen. Trên thực tế, thành phần chính của cát và đá chính là silicon và oxygen. Vì thế chúng ta không bao giờ sợ hết silicon để làm ra các tế bào quang điện.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Khám phá siêu vật liệu Aerogel của tương lai

Khám phá siêu vật liệu Aerogel của tương lai

Con người luôn đi tìm kiếm và chế tạo ra những vật liệu mới với những tính năng ưu việt trong đó có 'khí đóng băng' Aerogel. Theo những tin khoa học mới gần đây, Aerogel có thể sẽ là loại siêu vật liệu tiềm năng của tương lai.

Đăng ngày: 30/03/2025

"Trí tuệ nhân tạo" AlphaGo là gì mà khiến con người thán phục?

AlphaGo là gì? Tại sao AlphaGo lại được nhiều người quan tâm như vậy? Điều gì đã khiến cho bộ máy nhân tạo AlphaGo chiến thắng một kiện tướng cờ vây nhiều năm kinh nghiệm?

Đăng ngày: 30/03/2025
Điện thoại giúp nhìn xuyên thấu mọi chất liệu

Điện thoại giúp nhìn xuyên thấu mọi chất liệu

Các nhà nghiên cứu tại viện công nghệ UT Dallas mới đây đã biến những chiếc điện thoại cầm tay thành thiết bị giúp người dùng có thể nhìn xuyên thấu mọi chất liệu như tường, gỗ, nhựa, giấy…

Đăng ngày: 16/03/2025
Trung Quốc chế tạo kính nhìn xuyên thấu quần áo

Trung Quốc chế tạo kính nhìn xuyên thấu quần áo

Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc phát triển thiết bị dò siêu nhỏ cho phép nhìn xuyên qua quần áo hoặc một số vật liệu bìa cứng và giấy.

Đăng ngày: 14/03/2025
Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ

Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ

Bộ Tư lệnh Lực lượng Đặc biệt của Mỹ (SOCOM) hiện đang theo đuổi một chương trình mang tính cách mạng nhằm hỗ trợ năng lực siêu nhân cho binh sĩ trong nhiệm vụ tác chiến.

Đăng ngày: 23/02/2025
Lốp vĩnh cửu của NASA: đi được trên mọi địa hình, chịu được độ lạnh -200 độ C

Lốp vĩnh cửu của NASA: đi được trên mọi địa hình, chịu được độ lạnh -200 độ C

Không chỉ dành riêng cho sứ mệnh sao Hỏa, loại lốp này nhiều khả năng sẽ còn được sử dụng trên chính Trái đất.

Đăng ngày: 10/02/2025
Công nghệ tàng hình là gì? Nó hoạt động thế nào?

Công nghệ tàng hình là gì? Nó hoạt động thế nào?

Bạn đã từng nghe đến máy bay tàng hình, tàu ngầm tàng hình nhưng bạn có biết nghĩa của tàng hình ở đây thực sự là gì?

Đăng ngày: 24/01/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News